密码学复习1

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1、第一章密码学(Cryptology)研究的是如何保证信息系统的安全。加密密钥解密密钥明文密文消息源加密变换解密变换明文窃听干扰密码分析图1-1保密通信系统模型对消息进行变换，以使非法用户不能获取原始消息的过程称为加密(encryption)。消息经过加密变成了密文(ciphertext)，从密文恢复明文的过程称为解密(decryption)。密码体制也叫密码系统，是指能完整地解决信息安全中的机密性、数据完整性、认证、身份识别、可控性及不可抵赖性等问题中的一个或几个的一个系统。一个密码体制的安全性涉及到两方面的因素：(1)所使用的密码算法的保

2、密强度。(2)密码算法之外的不安全因素。(人员管理，非法授权)1917年，GilbertVernam发明的一次一密密码是目前世界上唯一无条件安全的密码体制。对密码系统的常见攻击分为四种主要类型：(1)惟密文攻击。在这种攻击中，密码分析者仅有一些密文。(2)已知明文攻击。在这种攻击中，分析者拥有一定数量的密文及其对应的明文。(3)选择明文攻击。分析者可以选择一些它认为对攻击有利的特定的明文，并获得相应的密文。(4)选择密文攻击。分析者可以选择一些它认为对攻击有利的特定的密文，并获得相应的明文。四种攻击方式的攻击强度是递增的。经典密码学主要包括

3、两个既对立又统一的分支：密码编码学(Cryptography)和密码分析学(Cryptanalytics)。研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护秘密信息的科学，称为密码编码学。研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学，也叫密码破译学。根据加解密是否使用相同的密钥，可将密码体制分为对称和非对称密码体制。按加密方式又可将密码体制分为流密码(或称序列密码)和分组密码。按照在加密过程中是否使用除了密钥和明文外的随机数，可将密码体制区分为概率密码体制和确定性密码体制。1949年，C.Shannon发表了“保密系统的通信理

4、论”，为密码学的发展奠定了理论基础，使密码学成为一门真正的科学。1976年，W.Diffie和M.Hellman发表了“密码学的新方向”一文，提出了一种新的密码设计思想，从而开创了公钥密码学的新纪元。第二章按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代换进行划分，代换密码可分为两类：单表代换密码：对明文消息中出现的同一个字母，在加密时都用同一个固定的字母来代换，不管它出现在什么地方。移位密码和仿射密码都属于单表代换密码多表代换密码：明文消息中出现的同一个字母，在加密时不是完全被同一个固定的字母代换，而是根据其出现的位置次序，用不同的字母代换。如

5、维吉利亚(Vigenere)密码和Playfair密码对明文字符按某种规律进行位置的置换，形成密文的过程称为置换加密。最常用的置换密码有两种：一种称为列置换密码，另一种称为周期置换密码。列置换密码列置换密码是把明文中各字符的位置次序重新排列来得到密文的一种密码体制。周期置换密码周期置换密码是将明文字符按一定长度m分组，把每组中的字符按1，2，…，m的一个置换p重排位置次序来得到密文的一种加密方法。有一种理想的加密方案，叫做一次一密乱码本(one-timepad)，由MajorJosephMauborgne和AT&T公司的GilbertVer

6、nam在1917年发明，被认为是无条件安全的密码体制，即是一种不可攻破的密码体制。第三章几种典型的分组加密算法：数据加密标准DES密码算法、国际数据加密算法IDEA、高级加密标准AES.在密码学的体系结构中我们已经知道，以数学为基础的密码学发展到现在，其主要分类就是两类：一是分组密码，另一是流密码。分组密码又分为对称分组密码和非对称分组密码(公钥密码)。分组密码相对于公钥密码来说，具有整体结构简单、运行速度快、实现平台(硬件、软件、芯片)容易、运行模式构造方便等特点.一般分组密码的构造都应遵循下列几个原则：1.要有足够大分组长度，保证足够大

7、的明文空间，避免给攻击者提供太多的明文统计特征信息。2.密钥空间要尽可能大以抵抗攻击者通过穷举密钥破译密文或者获得密钥信息。3.保证足够强的密码算法复杂度以加强分组密码算法自身的安全性，使攻击者无法利用简单数学关系找到破译缺口。具体来说，在分组密码算法的安全策略中，用的最多的就是采用代换－置换网络(Substitution-PermutationNetwork)，简称SP网络。它是由S变换(代换)和P变换(置换或换位)交替进行多次迭代而形成的变换网络。S变换：代换。作用是混乱P变换：置换。作用是扩散。混乱是指明文与密钥、以及密文之间的统计关

8、系尽可能复杂化，使破译者无法理出相互间的依赖关系，从而加强隐蔽性扩散是指让明文中的每一位(包括密钥的每一位)直接或间接影响输出密文中的许多位，或者让密文中的每一位受制于输入明文以